Алмаз Связан с: графит Теплопроводность Бор Из Википедии, бесплатной энциклопедии Алмаз Слегка деформированная октаэдрическая форма этого необработанного кристалла алмаза в матрице типична для минерала. Его блестящие грани также указывают на то, что этот кристалл из первичного месторождения. Общий Категория Самородные минералы Формула (повторяющаяся единица) С символ ИМА Диаметр [1] Классификация Штрунца 1.СВ.10а Классификация Дана 1.3.6.1 Кристаллическая система Кубический Кристальный класс Шестиоктаэдрический (м 3 м) Символ НМ : (4/м 3 2/м) Космическая группа F д 3 м (№227) Структура Джмол (3D) Интерактивное изображение Идентификация Формула массы 12,01 г/моль Цвет Обычно от желтого, коричневого или серого до бесцветного цвета. Реже синие, зеленые, черные, полупрозрачные белые, розовые, фиолетовые, оранжевые, лиловые и красные. Кристаллическая привычка Октаэдрический Твиннинг Обыкновенный закон шпинели (получаемый "макле") Расщепление 111 (идеально в четырех направлениях) Перелом Нерегулярный/неравномерный Твердость по шкале Мооса 10 (определяющий минерал) Блеск Адамантин Полоса Бесцветный прозрачность От прозрачного до полупрозрачного до полупрозрачного Удельный вес 3,52 ± 0,01 Плотность 3,5–3,53 г/см 3 3500–3530 кг/м 3 польский глянец Адамантин Оптические свойства изотропный Показатель преломления 2,418 (при 500 нм) Двулучепреломление Никто плеохроизм Никто Рассеивание 0,044 Температура плавления Зависит от давления Рекомендации [2] [3] Основные страны-производители алмазов Основные страны-производители алмазов Алмаз представляет собой твердую форму элемента углерода с атомами, расположенными в кристаллической структуре, называемой алмазной кубической . При комнатной температуре и давлении другая твердая форма углерода, известная как графит , является химически стабильной формой углерода, но алмаз превращается в нее очень медленно. Алмаз обладает самой высокой твердостью и теплопроводностью среди всех природных материалов, свойства, которые используются в основных промышленных применениях, таких как инструменты для резки и полировки. Они также являются причиной того, что ячейки с алмазными наковальнями могут подвергать материалы давлению, обнаруженному глубоко в Земле. Поскольку расположение атомов в алмазе чрезвычайно жесткое, немногие типы примесей могут его загрязнять (два исключения — бор и азот ). Небольшое количество дефектов или примесей (около одного на миллион атомов решетки) окрашивает алмаз в синий (бор), желтый (азот), коричневый (дефекты), зеленый (облучение), пурпурный, розовый, оранжевый или красный. Алмаз также имеет очень высокий показатель преломления и относительно высокую оптическую дисперсию . Большинство природных алмазов имеют возраст от 1 до 3,5 миллиардов лет. Большинство из них образовались на глубине от 150 до 250 километров (93 и 155 миль) в мантии Земли , хотя некоторые произошли с глубины 800 километров (500 миль). Под высоким давлением и температурой углеродсодержащие жидкости растворяли различные минералы и замещали их алмазами. Гораздо позже (от сотен до десятков миллионов лет назад) они были вынесены на поверхность в результате извержений вулканов и отложились в магматических породах , известных как кимберлиты и лампроиты . Синтетические алмазы можно выращивать из углерода высокой чистоты при высоких давлениях и температурах или из углеводородных газов методом химического осаждения из паровой фазы (CVD). Искусственные алмазы также могут быть изготовлены из таких материалов, как кубический цирконий и карбид кремния . Натуральные, синтетические и искусственные алмазы чаще всего различают с помощью оптических методов или измерений теплопроводности. Свойства материала Основная статья: Материальные свойства алмаза Алмаз представляет собой твердую форму чистого углерода, атомы которого расположены в виде кристалла. Твердый углерод существует в различных формах, известных как аллотропы , в зависимости от типа химической связи. Двумя наиболее распространенными аллотропами чистого углерода являются алмаз и графит . В графите связи представляют собой орбитальные гибриды sp 2 , а атомы формируются в плоскостях, каждый из которых связан с тремя ближайшими соседями на расстоянии 120 градусов друг от друга. В алмазе они имеют sp 3 , и атомы образуют тетраэдры, каждый из которых связан с четырьмя ближайшими соседями. [4] [5]Тетраэдры жесткие, связи крепкие, а из всех известных веществ алмаз имеет наибольшее число атомов в единице объема, поэтому он и самый твердый, и наименее сжимаемый . [6] [7] Он также имеет высокую плотность: от 3150 до 3530 кг на кубический метр (более чем в три раза больше плотности воды) в природных алмазах и 3520 кг/м 3 в чистом алмазе. [2] В графите связи между ближайшими соседями еще прочнее, но связи между параллельными соседними плоскостями слабее, поэтому плоскости легко скользят друг мимо друга. Таким образом, графит намного мягче алмаза. Однако более прочные связи делают графит менее горючим. [8] Алмазы нашли широкое применение благодаря исключительным физическим характеристикам материала. Обладает наибольшей теплопроводностью и наибольшей скоростью звука. Он имеет низкую адгезию и трение, а его коэффициент теплового расширения чрезвычайно низок. Его оптическая прозрачность простирается от дальнего инфракрасного до глубокого ультрафиолета , и он имеет высокую оптическую дисперсию . Он также имеет высокое электрическое сопротивление. Он химически инертен, не вступает в реакцию с большинством агрессивных веществ, обладает отличной биологической совместимостью. [9] Термодинамика Теоретически предсказанная фазовая диаграмма углерода. Теоретически предсказанная фазовая диаграмма углерода. Условия равновесного давления и температуры для перехода между графитом и алмазом хорошо установлены теоретически и экспериментально. Равновесное давление изменяется линейно с давлением, между1,7 ГПа при0 К и12 ГПа при5000 К ( тройная точка алмаз/графит/жидкость ). [10] [11] Однако фазы имеют широкую область вокруг этой линии, где они могут сосуществовать. При нормальной температуре и давлении , 20 ° C (293 K) и 1 стандартной атмосфере (0,10 МПа) стабильной фазой углерода является графит, но алмаз метастабилен , и скорость его превращения в графит незначительна. [7] Однако при температурах выше примерно4500 К алмаз быстро превращается в графит. Быстрое превращение графита в алмаз требует давления значительно выше линии равновесия: при2000 К , давлениеТребуется 35 ГПа . [10] Выше тройной точки графит-алмаз-жидкий углерод температура плавления алмаза медленно увеличивается с увеличением давления; но при давлениях в сотни ГПа она уменьшается. [12] При высоких давлениях кремний и германий имеют объемно -центрированную кубическую кристаллическую структуру BC8, и аналогичная структура предсказывается для углерода при высоких давлениях. В0 K , переход, по прогнозам, произойдет при1100 ГПа . [13] Результаты исследований, опубликованные в статье в научном журнале Nature Physics в 2010 году, показывают, что при сверхвысоких давлениях и температурах (около 10 миллионов атмосфер или 1 ТПа и 50 000 °C) алмаз плавится в металлическую жидкость. Экстремальные условия, необходимые для этого, существуют на ледяных гигантах Нептуне и Уране . Обе планеты примерно на 10% состоят из углерода и гипотетически могут содержать океаны жидкого углерода. Поскольку большие количества металлической жидкости могут влиять на магнитное поле, это может служить объяснением того, почему географические и магнитные полюса двух планет не совпадают. [14] [15] Кристальная структура Смотрите также: Кристаллографические дефекты в алмазе Элементарная ячейка алмаза с тетраэдрической структурой Элементарная ячейка алмаза с тетраэдрической структурой Наиболее распространенная кристаллическая структура алмаза называется алмазной кубической . Он образован элементарными ячейками (см. рисунок), сложенными вместе. Хотя на рисунке 18 атомов, каждый угловой атом является общим для восьми элементарных ячеек, а каждый атом в центре грани — двумя общими, поэтому всего на элементарную ячейку приходится восемь атомов. [16] Длина каждой стороны элементарной ячейки обозначается буквой а и составляет 3,567 ангстрем . [17] Расстояние до ближайшего соседа в решетке алмаза составляет 1,732 а /4, где а — постоянная решетки, обычно выражаемая в ангстремах как а = 3,567 Å, ​​что составляет 0,3567 нм. Кубическую решетку алмаза можно представить как две взаимопроникающие гранецентрированные кубические решетки, одна из которых смещена на 1/4 диагонали вдоль кубической ячейки, или как одну решетку с двумя атомами, связанными с каждой точкой решетки. [17] Если смотреть с кристаллографического направления <1 1 1> , он образован слоями, уложенными друг на друга в повторяющемся узоре ABCABC.... Алмазы также могут образовывать структуру ABAB..., известную как гексагональный алмаз или лонсдейлит , но это встречается гораздо реже и образуется в других условиях из кубического углерода. [18] Кристаллическая привычка Одна грань необработанного восьмигранного алмаза с треугольниками (положительного и отрицательного рельефа), образованными естественным химическим травлением. Одна грань необработанного восьмигранного алмаза с треугольниками (положительного и отрицательного рельефа), образованными естественным химическим травлением. Алмазы чаще всего встречаются в виде идиоморфных или округлых октаэдров и сдвоенных октаэдров, известных как маклеры . Поскольку кристаллическая структура алмаза имеет кубическое расположение атомов, они имеют множество граней , принадлежащих кубу , октаэдру, ромбикосододекаэдру , тетракис-гексаэдру или дисдьякис-додекаэдру . Кристаллы могут иметь закругленные и невыразительные края, могут быть удлиненными. Алмазы (особенно с закругленными гранями кристаллов) обычно покрыты nyf , непрозрачной оболочкой, похожей на смолу. [19] Некоторые алмазы содержат непрозрачные волокна. Их называют непрозрачными , если волокна растут из прозрачной подложки, или волокнистыми , если они занимают весь кристалл. Их цвет варьируется от желтого до зеленого или серого, иногда с облачно-белыми или серыми примесями. Их наиболее распространенная форма кубовидная, но они также могут образовывать октаэдры, додекаэдры, макле или комбинированные формы. Структура является результатом многочисленных примесей размером от 1 до 5 микрон. Эти алмазы, вероятно, образовались в кимберлитовой магме и пробовали летучие вещества. [20] Алмазы также могут образовывать поликристаллические агрегаты. Были попытки классифицировать их по группам с такими названиями, как боарт , баллас , стевартит и фреймзит, но общепринятого набора критериев не существует. [20] Карбонадо, в котором зерна алмаза были спечены (сплавлены без плавления под воздействием тепла и давления), имеет черный цвет и более прочный, чем монокристаллический алмаз. [21] Он никогда не наблюдался в вулканической породе. Существует множество теорий его происхождения, в том числе формирование звезды, но единого мнения нет. [20] [22] [23] Механические свойства твердость Чрезвычайная твердость алмаза в определенных ориентациях делает его полезным в материаловедении, как в этом пирамидальном алмазе, встроенном в рабочую поверхность твердомера по Виккерсу. Чрезвычайная твердость алмаза в определенных ориентациях делает его полезным в материаловедении, как в этом пирамидальном алмазе, встроенном в рабочую поверхность твердомера по Виккерсу . Алмаз является самым твердым из известных природных материалов как по шкале Виккерса, так и по шкале Мооса . Большая твердость алмаза по сравнению с другими материалами известна с древних времен и является источником его названия. Это не означает, что он бесконечно тверд, неразрушим или не царапается. [24] Действительно, алмазы могут быть поцарапаны другими алмазами [25] и со временем изношены даже более мягкими материалами, такими как виниловые грампластинки . [26] Твердость алмаза зависит от его чистоты, кристаллического совершенства и ориентации: твердость выше у безупречных чистых кристаллов, ориентированных в направлении <111> (вдоль наибольшей диагонали кубической решетки алмаза). [27] Следовательно, в то время как некоторые алмазы можно поцарапать другими материалами, такими как нитрид бора , самые твердые алмазы можно поцарапать только другими алмазами и нанокристаллическими алмазными агрегатами . Твердость алмаза способствует его пригодности в качестве драгоценного камня. Поскольку его можно поцарапать только другими алмазами, он очень хорошо сохраняет свой блеск. В отличие от многих других драгоценных камней, он хорошо подходит для повседневного ношения из-за своей устойчивости к царапинам, что, возможно, способствует его популярности в качестве предпочтительного камня для помолвочных или обручальных колец , которые часто носят каждый день. Самые твердые природные алмазы в основном добываются на месторождениях Копетон и Бингара , расположенных в районе Новой Англии в Новом Южном Уэльсе , Австралия. Эти алмазы, как правило, маленькие, от идеальных до полусовершенных октаэдров, и используются для полировки других алмазов. Их твердость связана с формой роста кристаллов , которая представляет собой одностадийный рост кристаллов. Большинство других алмазов демонстрируют больше свидетельств нескольких стадий роста, которые производят включения, дефекты и плоскости дефектов в кристаллической решетке, все из которых влияют на их твердость. Обычные алмазы можно обрабатывать под высоким давлением и высокой температурой, чтобы получить более твердые алмазы, чем алмазы, используемые в твердомерах.[28] Прочность В некоторой степени с твердостью связано другое механическое свойство - ударная вязкость , которая представляет собой способность материала сопротивляться разрушению от сильного удара. Прочность природного алмаза составляет 7,5–10 МПа · м 1/2 . [29] [30] Это хорошее значение по сравнению с другими керамическими материалами, но плохое по сравнению с большинством технических материалов, таких как инженерные сплавы, которые обычно обладают ударной вязкостью более 100 МПа·м 1/2 . Как и у любого материала, макроскопическая геометрия алмаза способствует его устойчивости к разрушению. У алмаза есть плоскость спайности , поэтому в одних ориентациях он более хрупок, чем в других. Алмазные фрезыиспользуйте этот атрибут, чтобы расколоть некоторые камни перед огранкой. [31] «Ударная вязкость» является одним из основных показателей для измерения качества синтетических технических алмазов. Предел текучести Алмаз имеет предел текучести при сжатии 130–140 ГПа. [32] Это исключительно высокое значение, наряду с твердостью и прозрачностью алмаза, являются причинами того, что ячейки с алмазными наковальнями являются основным инструментом для экспериментов с высоким давлением. [33] Эти наковальни достигли давления600 ГПа . [34] С нанокристаллическими алмазами могут быть возможны гораздо более высокие давления . [33] [35] Эластичность и прочность на растяжение Обычно попытка деформировать объемный кристалл алмаза растяжением или изгибом приводит к хрупкому разрушению. Однако, когда монокристаллический алмаз имеет форму микро-/наноразмерных проволок или игл (диаметр ~100–300 нанометров, длина микрометров), они могут упруго растягиваться на 9–10 % деформации растяжения без разрушения [36] . ] с максимальным локальным растягивающим напряжением от ~89 до 98 ГПа , [37] очень близко к теоретическому пределу для этого материала. [38] Электрическая проводимость Существуют или разрабатываются и другие специализированные приложения, в том числе использование в качестве полупроводников : некоторые голубые алмазы являются естественными полупроводниками, в отличие от большинства алмазов, которые являются отличными электрическими изоляторами . Проводимость и синий цвет обусловлены примесью бора. Бор заменяет атомы углерода в решетке алмаза, освобождая дырку в валентной зоне . [39] Значительная проводимость обычно наблюдается в номинально нелегированном алмазе, выращенном методом химического осаждения из газовой фазы . Эта проводимость связана с частицами, связанными с водородом , адсорбированными на поверхности, и ее можно удалить путем отжига или другой обработки поверхности. [40] [41] В документе 2020 года сообщалось, что можно изготовить чрезвычайно тонкие иглы из алмаза, чтобы изменить ширину запрещенной зоны их электронных устройств от нормальных 5,6 эВ до почти нуля за счет селективной механической деформации. [42] Поверхностное свойство Алмазы по своей природе липофильны и гидрофобны , что означает, что поверхность бриллиантов не может смачиваться водой, но может легко смачиваться и прилипать к маслу. Это свойство можно использовать для извлечения алмазов из нефти при изготовлении синтетических алмазов. Однако когда алмазные поверхности химически модифицируются определенными ионами, ожидается, что они станут настолько гидрофильными , что смогут стабилизировать несколько слоев водяного льда при температуре человеческого тела . [43] Поверхность алмазов частично окислена. Окисленная поверхность может быть восстановлена ​​термообработкой в ​​токе водорода. То есть при такой термической обработке частично удаляются кислородсодержащие функциональные группы. Но алмазы (sp 3 C) неустойчивы к высокой температуре (примерно выше 400 °C (752 °F)) при атмосферном давлении. Выше этой температуры структура постепенно меняется на sp 2 C. Таким образом, алмазы должны восстанавливаться при этой температуре. [44] Химическая стабильность При комнатной температуре алмазы не реагируют ни с какими химическими реагентами, в том числе с сильными кислотами и основаниями. В атмосфере чистого кислорода температура воспламенения алмаза колеблется от 690 ° C (1274 ° F) до 840 ° C (1540 ° F); меньшие кристаллы, как правило, легче горят. Его температура повышается от красного до белого каления, горит бледно-голубым пламенем и продолжает гореть после удаления источника тепла. Напротив, в воздухе горение прекратится, как только будет отведено тепло, потому что кислород разбавлен азотом. Чистый, безупречный, прозрачный алмаз полностью превращается в углекислый газ; любые примеси останутся в виде золы. [45] Тепло, выделяющееся при огранке алмаза, не воспламеняет алмаз, [46] и зажигалка не воспламеняется, [47]но домашние пожары и паяльная лампа достаточно горячи. Ювелиры должны быть осторожны при формовании металла в кольце с бриллиантом. [48] Алмазный порошок соответствующей зернистости (около 50 микрон) горит с градом искр после воспламенения от пламени. Следовательно, можно приготовить пиротехнические составы на основе синтетического алмазного порошка. Образовавшиеся искры имеют обычный красно-оранжевый цвет, сравнимый с цветом древесного угля, но имеют очень линейную траекторию, что объясняется их высокой плотностью. [49] Алмаз также реагирует с газообразным фтором при температуре выше 700 °C (1292 °F). Цвет Основная статья: Цвет бриллианта Коричневые бриллианты в Национальном музее естественной истории в Вашингтоне, округ Колумбия. Коричневые бриллианты в Национальном музее естественной истории в Вашингтоне, округ Колумбия . Самый известный цветной бриллиант — бриллиант Хоуп. Самый известный цветной бриллиант — бриллиант Хоуп . Алмаз имеет широкую запрещенную зону5,5 эВ , что соответствует длине волны глубокого ультрафиолета 225 нм. Это означает, что чистый алмаз должен пропускать видимый свет и выглядеть как чистый бесцветный кристалл. Цвета в алмазе возникают из-за дефектов решетки и примесей. Кристаллическая решетка алмаза исключительно прочная, и в процессе роста в алмаз могут быть введены только атомы азота , бора и водорода в значительных концентрациях (до атомных процентов). Переходные металлы никель и кобальт, которые обычно используются для выращивания синтетического алмаза методами высокого давления и высокой температуры, были обнаружены в алмазе в виде отдельных атомов; максимальная концентрация составляет 0,01 % для никеля [50] и еще меньше для кобальта. Практически любой элемент может быть введен в алмаз с помощью ионной имплантации. [51] Азот, безусловно, является наиболее распространенной примесью, встречающейся в драгоценных камнях, и отвечает за желтый и коричневый цвет алмазов. Бор отвечает за синий цвет. [52] Цвет в алмазе имеет два дополнительных источника: облучение (обычно альфа-частицами), которое вызывает цвет в зеленых алмазах, и пластическая деформация кристаллической решетки алмаза. Пластическая деформация является причиной окраски некоторых коричневых [53] и, возможно, розовых и красных алмазов. [54] В порядке возрастания редкости за желтым бриллиантом следуют коричневый, бесцветный, затем синий, зеленый, черный, розовый, оранжевый, пурпурный и красный. [31] «Черный», или карбонадо., алмазы не совсем черные, а содержат многочисленные темные включения, которые придают драгоценным камням их темный вид. Цветные бриллианты содержат примеси или структурные дефекты, которые вызывают окраску, в то время как чистые или почти чистые бриллианты прозрачны и бесцветны. Большинство алмазных примесей заменяют атом углерода в кристаллической решетке , что известно как углеродный дефект . Наиболее распространенная примесь, азот, вызывает желтую окраску от слабой до интенсивной в зависимости от типа и концентрации присутствующего азота. [31] Геммологический институт Америки (GIA) классифицирует желтые и коричневые бриллианты низкой насыщенности как бриллианты в нормальном цветовом диапазоне ., и применяет шкалу оценок от «D» (бесцветный) до «Z» (светло-желтый). Желтые бриллианты высокой насыщенности цвета или другого цвета, например, розового или голубого, называются бриллиантами фантазийного цвета и подпадают под другую шкалу оценки. [31] В 2008 году алмаз Виттельсбаха , голубой бриллиант весом 35,56 карата (7,112 г), когда-то принадлежавший королю Испании, был продан на аукционе Christie's за более чем 24 миллиона долларов США. [55] В мае 2009 г. голубой бриллиант весом 7,03 карата (1,406 г) был продан на аукционе за 10,5 млн швейцарских франков (6,97 млн ​​евро или 9,5 млн долларов США на аукционе) по самой высокой цене за карат, когда-либо уплаченной за бриллиант. время). [56] Этот рекорд, однако, был побит в том же году: ярко-розовый бриллиант весом 5 карат (1,0 г) был продан за 10,8 млн долларов в Гонконге 1 декабря 2009 г. [57] Ясность Чистота является одним из 4C (цвет, чистота, огранка и вес в каратах), который помогает определить качество бриллиантов. Геммологический институт Америки (GIA) разработал 11 шкал чистоты, чтобы определить качество бриллианта по его продажной стоимости. Шкала чистоты GIA варьируется от безупречной (FL) до включенной (I), имеющей внутреннюю безупречность (IF), очень, очень слабо включенной (VVS), очень слабо включенной (VS) и слегка включенной (SI) между ними. Примеси в природных алмазах обусловлены наличием природных минералов и оксидов. Шкала чистоты оценивает бриллиант по цвету, размеру, расположению примеси и степени чистоты, видимой при 10-кратном увеличении. [58]Включения в алмазе можно выделить оптическими методами. Процесс заключается в получении изображений до улучшения, определении части удаления включений и, наконец, удалении граней алмаза и шумов. [59] Идентификация Алмазы можно идентифицировать по их высокой теплопроводности (900–2320 Вт·м - 1 ·К- 1 ). [60] Их высокий показатель преломления также показателен, но другие материалы имеют аналогичный показатель преломления. Алмазы режут стекло, но это не позволяет точно идентифицировать алмаз, потому что другие материалы, такие как кварц, также лежат над стеклом по шкале Мооса и также могут резать его. Алмазы могут поцарапать другие бриллианты, но это может привести к повреждению одного или обоих камней. Тесты на твердость редко используются в практической геммологии из-за их потенциально разрушительного характера. [61]Чрезвычайная твердость и высокая стоимость алмаза означают, что драгоценные камни, как правило, полируются медленно, с использованием кропотливых традиционных методов и с большим вниманием к деталям, чем в случае с большинством других драгоценных камней; [62] в результате получаются чрезвычайно плоские, тщательно отполированные грани с исключительно острыми краями граней. Алмазы также обладают чрезвычайно высоким показателем преломления и довольно высокой дисперсией. В совокупности эти факторы влияют на общий внешний вид бриллианта, и большинство диамантеров по-прежнему полагаются на умелое использование лупы (увеличительного стекла) для идентификации бриллиантов «на глаз». [63] Геология Алмазы чрезвычайно редки, их концентрация в материнской породе составляет не более частей на миллиард. [20] До 20 века большинство алмазов находили в россыпных месторождениях . Незакрепленные алмазы также находят вдоль существующих и древних береговых линий , где они имеют тенденцию накапливаться из-за своего размера и плотности. [64] : 149  Редко они были обнаружены в ледниковых отложениях (особенно в Висконсине и Индиане ), но эти отложения не имеют коммерческого качества. [64] : 19  Эти типы отложений образовались в результате локализованных магматических интрузий в результате выветривания итранспортировка ветром или водой . _ [65] Большинство алмазов происходят из мантии Земли , и большая часть этого раздела посвящена этим алмазам. Однако есть и другие источники. Некоторые блоки земной коры, или террейны , были погребены достаточно глубоко, так как кора утолщалась, поэтому они испытали метаморфизм сверхвысоких давлений . В них равномерно распределены микроалмазы , которые не проявляют признаков переноса магмой. Кроме того, когда метеориты ударяются о землю, ударная волна может создавать достаточно высокие температуры и давления для образования микроалмазов и наноалмазов . [65] Микроалмазы ударного типа могут использоваться в качестве индикатора древних ударных кратеров. [66] Кратер Попигайв России может находиться крупнейшее в мире месторождение алмазов, оцениваемое в триллионы каратов и образовавшееся в результате падения астероида. [67] Распространенным заблуждением является то, что алмазы образуются из сильно спрессованного угля . Уголь образуется из погребенных доисторических растений, и большинство датированных алмазов намного старше первых наземных растений . Не исключено, что алмазы могут образовываться из угля в зонах субдукции , но образующиеся таким образом алмазы встречаются редко, а источником углерода являются скорее карбонатные породы и органический углерод в отложениях, а не уголь. [68] [69] Поверхностное распределение Геологические провинции мира. Розовые и оранжевые области — это щиты и платформы, которые вместе составляют кратоны. Геологические провинции мира. Розовые и оранжевые области — это щиты и платформы , которые вместе составляют кратоны. Алмазы далеко не равномерно распределены по Земле. Эмпирическое правило, известное как правило Клиффорда, гласит, что они почти всегда обнаруживаются в кимберлитах самой старой части кратонов , стабильных ядрах континентов с типичным возрастом 2,5 миллиарда лет и более. [65] [70] : 314  Однако есть и исключения. Алмазный рудник Аргайл в Австралии , крупнейший производитель алмазов по весу в мире, расположен в подвижном поясе , также известном как орогенный пояс , [71] более слабой зоне, окружающей центральный кратон, который подвергся тектонике сжатия. Вместо кимберлита вмещающей породой являетсялампроит . Лампроиты с экономически невыгодными алмазами встречаются также в США, Индии и Австралии. [65] Кроме того, алмазы в поясе Вава провинции Супериор в Канаде и микроалмазы в островной дуге Японии обнаружены в породе, называемой лампрофир . [65] Кимберлиты встречаются в узких (от 1 до 4 м) дайках и силлах, а также в трубках диаметром от 75 м до 1,5 км. Свежая порода имеет цвет от темно-голубовато-зеленого до зеленовато-серого, но после воздействия быстро буреет и крошится. [72] Это гибридная порода с хаотичной смесью мелких минералов и обломков горных пород ( кластов ) размером до арбуза. Они представляют собой смесь ксенокристаллов и ксенолитов (минералов и горных пород, вынесенных из нижних слоев коры и мантии), кусков поверхностных пород, измененных минералов, таких как серпентин , и новых минералов, кристаллизовавшихся во время извержения. Текстура меняется в зависимости от глубины. Состав образует континуум с карбонатитами ., но в последних слишком много кислорода, чтобы углерод мог существовать в чистом виде. Вместо этого он заперт в минеральном кальците ( Ca CO 3). [65] Во всех трех алмазоносных породах (кимберлит, лампроит и лампрофир) отсутствуют определенные минералы ( мелилит и калсилит ), которые несовместимы с образованием алмазов. В кимберлитах оливин крупный и заметный, в лампроитах — тифлогопит, а в лампрофирах — биотит и амфибол . Все они происходят из типов магмы, которые быстро извергаются из небольшого количества расплава, богаты летучими веществами и оксидом магния и менее окислительны , чем более распространенные мантийные расплавы, такие как базальт . Эти характеристики позволяют расплавам выносить алмазы на поверхность до того, как они растворятся.[65] Исследование Шахта Дьявик на острове Лак-де-Грас на севере Канады. Шахта Дьявик на острове Лак-де-Грас на севере Канады. Кимберлитовые трубки бывает трудно найти. Они быстро выветриваются (в течение нескольких лет после воздействия) и, как правило, имеют более низкий рельеф, чем окружающие породы. Если они видны в обнажениях, алмазы никогда не видны, потому что они очень редки. В любом случае кимберлиты часто покрыты растительностью, отложениями, почвами или озерами. В современных поисках такие геофизические методы , как аэромагнитная съемка , электроразведка и гравиметрия , помогают выявить перспективные районы для изучения. Этому способствует изотопное датирование и моделирование геологической истории. Затем геодезисты должны отправиться в район и собрать образцы в поисках обломков кимберлита или минералов-индикаторов.. Последние имеют составы, отражающие условия образования алмазов, такие как сильное истощение расплава или высокое давление в эклогитах . Однако минералы-индикаторы могут вводить в заблуждение; лучшим подходом является геотермобарометрия , при которой составы минералов анализируются так, как если бы они находились в равновесии с минералами мантии. [65] Поиск кимберлитов требует настойчивости, и лишь небольшая их часть содержит коммерчески выгодные алмазы. Единственные крупные открытия примерно с 1980 года были сделаны в Канаде. Поскольку срок службы существующих рудников составляет всего 25 лет, в будущем может возникнуть нехватка новых алмазов. [65] Возраст Алмазы датируются путем анализа включений с использованием распада радиоактивных изотопов. В зависимости от содержания элементов можно наблюдать распад рубидия до стронция , самария до неодима , урана до свинца , аргона-40 до аргона-39 или рения до осмия . Те, что обнаружены в кимберлитах, имеют возраст от 1 до 3,5 миллиардов лет , и в одном и том же кимберлите может быть несколько возрастов, что указывает на несколько эпизодов образования алмазов. Сами кимберлиты гораздо моложе. Возраст большинства из них составляет от десятков миллионов до 300 миллионов лет, хотя есть и более старые исключения (Аргайл, Премьери Вава). Таким образом, кимберлиты образовались независимо от алмазов и служили только для их выноса на поверхность. [20] [65] Кимберлиты также намного моложе кратонов, через которые они извергались. Причина отсутствия более старых кимберлитов неизвестна, но предполагается, что произошли некоторые изменения в химическом составе мантии или тектонике. В истории человечества кимберлиты не извергались. [65] Происхождение в мантии Эклогит с кристаллами граната сантиметрового размера Эклогит с кристаллами граната сантиметрового размера Включение красного граната в бриллианте.[73] Включение красного граната в бриллиант. [73] Большинство алмазов ювелирного качества добывают в литосфере на глубине 150–250 км. Такие глубины встречаются под кратонами в килях мантии , самой толстой части литосферы. В этих регионах давление и температура достаточно высоки, чтобы алмазы могли формироваться, и они не конвектируют, поэтому алмазы могут храниться в течение миллиардов лет, пока они не обнаружатся в результате извержения кимберлита. [65] Вмещающие породы в мантийном киле включают гарцбургит и лерцолит , два типа перидотита . Перидотит, самый распространенный тип горных пород в верхней мантии , представляет собой изверженную породу , состоящую в основном из минералов оливина и пироксена ; в нем мало кремнезема и много магния . Однако алмазы в перидотитах редко выдерживают подъем на поверхность. [65] Другим распространенным источником, сохраняющим алмазы нетронутыми, является эклогит , метаморфическая порода, которая обычно образуется из базальта , когда океаническая плита погружается в мантию на большой высоте.зона субдукции . [20] Меньшая часть алмазов (изучено около 150) происходит с глубин 330—660 км, включающих переходную зону . Они образовались в эклогите, но отличаются от алмазов более мелкого происхождения включениями мажорита (форма граната с избытком кремния). Аналогичная доля алмазов поступает из нижней мантии на глубинах от 660 до 800 км. [20] Алмаз термодинамически стабилен при высоких давлениях и температурах, при этом фазовый переход графита происходит при более высоких температурах по мере увеличения давления. Так, под континентами она становится стабильной при температуре 950 градусов Цельсия и давлении 4,5 гигапаскаля, что соответствует глубине 150 километров и более. В более холодных зонах субдукции он становится устойчивым при температуре 800 °С и давлении 3,5 гигапаскаля. На глубинах более 240 км присутствуют железо-никелевые металлические фазы и углерод, вероятно, либо растворен в них, либо находится в виде карбидов . Таким образом, более глубокое происхождение некоторых алмазов может отражать необычные условия роста. [20] [65] В 2018 году были обнаружены первые известные природные образцы фазы льда под названием Ice VII в виде включений в образцах алмазов. Включения образовались на глубинах от 400 до 800 км, охватывая верхнюю и нижнюю мантию, и свидетельствуют о наличии на этих глубинах богатого водой флюида. [74] [75] Источники углерода В мантии содержится примерно один миллиард гигатонн углерода (для сравнения, в системе атмосфера-океан около 44 000 гигатонн). [76] У углерода есть два стабильных изотопа , 12 C и 13 C , в соотношении приблизительно 99:1 по массе. [65] Это отношение имеет широкий диапазон в метеоритах, что означает, что оно также сильно варьировалось на ранней Земле. Он также может быть изменен поверхностными процессами, такими как фотосинтез . Обычно фракцию сравнивают со стандартным образцом, используя отношение δ 13 Cвыражается в частях на тысячу. Обычные породы мантии, такие как базальты, карбонатиты и кимберлиты, имеют отношения от -8 до -2. На поверхности органические отложения имеют в среднем -25, а карбонаты - в среднем 0. [20] Популяции алмазов из разных источников имеют распределения δ 13 C, которые заметно различаются. Перидотитовые алмазы в основном находятся в пределах типичного мантийного диапазона; эклогитовые алмазы имеют значения от -40 до +3, хотя пик распределения приходится на мантийный диапазон. Эта изменчивость означает, что они не образуются из первичного углерода (находившегося в мантии с момента образования Земли). Вместо этого они являются результатом тектонических процессов, хотя (учитывая возраст алмазов) не обязательно тех же тектонических процессов, которые действуют в настоящее время. [65] Формирование и рост Возрастные зоны в бриллианте.[73] Возрастные зоны в бриллианте. [73] Алмазы в мантии образуются в результате метасоматического процесса, когда жидкость или расплав COHNS растворяет минералы в породе и заменяет их новыми минералами. (Обычно используется расплывчатый термин COHNS, поскольку точный состав неизвестен.) Алмазы образуются из этой жидкости либо путем восстановления окисленного углерода (например, CO 2 или CO 3 ), либо путем окисления восстановленной фазы, такой как метан . [20] Используя такие зонды, как поляризованный свет, фотолюминесценция и катодолюминесценция , в алмазах можно идентифицировать серию зон роста. Характерный рисунок алмазов из литосферы включает почти концентрическую серию зон с очень тонкими колебаниями люминесценции и чередующимися эпизодами, когда углерод резорбируется флюидом, а затем снова растет. Алмазы из-под литосферы имеют более неправильную, почти поликристаллическую текстуру, отражающую более высокие температуры и давления, а также перенос алмазов конвекцией. [65] Транспорт на поверхность Схема вулканической трубы Схема вулканической трубы Геологические данные подтверждают модель, в которой кимберлитовая магма поднимается со скоростью 4–20 метров в секунду, создавая восходящий путь за счет гидравлического разрыва породы. По мере снижения давления из магмы выделяется паровая фаза , что помогает удерживать магму в жидком состоянии. На поверхности начальное извержение взрывается через трещины на высоких скоростях (более 200 м / с (450 миль в час)). Затем, при более низком давлении, порода разрушается, образуя трубу и образуя фрагментированную породу ( брекчию ). По мере того, как извержение ослабевает, наступает пирокластическая фаза, а затем метаморфизм и гидратация приводят к образованию серпентинитов . [65] Двойные бриллианты Двойной алмаз обнаружен на алмазном месторождении Эллендейл в Западной Австралии. Двойной алмаз обнаружен на алмазном месторождении Эллендейл в Западной Австралии. В редких случаях были обнаружены алмазы, содержащие полость, внутри которой находится второй алмаз. Первый двойной алмаз, « Матрешка », был найден компанией « Алроса » в Якутии , Россия, в 2019 году . [77] Еще один был найден на алмазном месторождении Эллендейл в Западной Австралии в 2021 году. [78] В космосе Основная статья: Внеземные алмазы Хотя алмазы на Земле редки, в космосе они очень распространены. В метеоритах около трех процентов углерода находится в форме наноалмазов диаметром несколько нанометров. Достаточно маленькие алмазы могут образовываться на холоде космоса, потому что их более низкая поверхностная энергия делает их более стабильными, чем графит. Изотопные характеристики некоторых наноалмазов указывают на то, что они образовались за пределами Солнечной системы в звездах. [79] Эксперименты под высоким давлением предсказывают, что большое количество алмазов конденсируется из метана в «алмазный дождь» на ледяных планетах-гигантах Уране и Нептуне . [80] [81] [82] Некоторые внесолнечные планеты могут почти полностью состоять из алмаза. [83] Алмазы могут существовать в богатых углеродом звездах, особенно в белых карликах . Одна из теорий происхождения карбонадо , самой прочной формы алмаза, состоит в том, что он возник в результате образования белого карлика или сверхновой . [84] [85] Алмазы, образовавшиеся в звездах, возможно, были первыми минералами. [86] Промышленность Круглый бриллиант круглой огранки в оправе в кольце Круглый бриллиант круглой огранки в оправе в кольце См. Также: Алмазы как инвестиции , Список стран по добыче бриллиантов и Закон о чистой торговле бриллиантами . Наиболее известные виды использования алмазов сегодня — это драгоценные камни, используемые для украшения , и промышленные абразивы для резки твердых материалов. Рынки ювелирных и технических бриллиантов оцениваются по-разному. Экспорт алмазов по странам (2014 г.) из Гарвардского атласа экономической сложности. Экспорт алмазов по странам (2014 г.) из Гарвардского атласа экономической сложности. Бриллианты ювелирного качества Основная статья: Алмаз (драгоценный камень) Дисперсия белого света в спектральные цвета является основной геммологической характеристикой драгоценных камней. В 20 веке специалисты по геммологии разработали методы классификации алмазов и других драгоценных камней на основе характеристик, наиболее важных для их ценности как драгоценного камня. Четыре характеристики, неофициально известные как четыре C , сейчас обычно используются в качестве основных дескрипторов бриллиантов: это его масса в каратах (карат равен 0,2 грамма), огранка (качество огранки оценивается по пропорциям , симметрия и полировать ), цвет(насколько близок к белому или бесцветному; для фантазийных бриллиантов насколько интенсивен его оттенок) и чистоте (насколько он свободен от включений ). Большой безупречный бриллиант известен как образец . [87] Существует большая торговля алмазами ювелирного качества. Хотя большинство бриллиантов ювелирного качества продаются только что отполированными, существует хорошо зарекомендовавший себя рынок перепродажи бриллиантов (например, в ломбардах, на аукционах, в магазинах подержанных ювелирных изделий, диамантерах, биржах и т. д.). Одной из отличительных черт торговли алмазами ювелирного качества является ее поразительная концентрация: оптовая торговля и огранка алмазов ограничены всего несколькими пунктами; в 2003 году 92% мировых алмазов были огранены и отшлифованы в Сурате , Индия . [88] Другими важными центрами огранки и торговли алмазами являются алмазный район Антверпена в Бельгии , где расположен Международный геммологический институт , Лондон ,Diamond District в Нью-Йорке , Diamond Exchange District в Тель-Авиве и Амстердаме . Одним из факторов, способствующих этому, является геологическая природа месторождений алмазов: на долю нескольких крупных первичных рудников по добыче кимберлитовых трубок приходится значительная доля рынка (например, рудник Джваненг в Ботсване, представляющий собой один крупный рудник, который может производить от 12 500 000 до 15 000 000 алмазов) . карат (2500 и 3000 кг) алмазов в год [89] ). С другой стороны, вторичные аллювиальные месторождения алмазов, как правило, фрагментированы среди множества различных операторов, поскольку они могут быть рассредоточены на многих сотнях квадратных километров (например, аллювиальные месторождения в Бразилии). [ссылка нужна ] Производство и распределение алмазов в значительной степени сконцентрировано в руках нескольких ключевых игроков и сосредоточено в традиционных центрах торговли алмазами, наиболее важным из которых является Антверпен, где находится 80% всех необработанных алмазов , 50% всех ограненных алмазов и более 50 % всех обработанных необработанных, ограненных и технических алмазов. [90] Это делает Антверпен де-факто «мировой алмазной столицей». [91] В городе Антверпен также находится Antwerpsche Diamantkring , созданная в 1929 году, чтобы стать первой и крупнейшей алмазной биржей, посвященной необработанным алмазам. [92] Еще одним важным алмазным центром является город Нью-Йорк, где продается почти 80% мировых алмазов, включая аукционные продажи. [90] Компания De Beers , как крупнейшая в мире компания по добыче алмазов, занимает доминирующее положение в отрасли, и она занимает это место вскоре после своего основания в 1888 году британским бизнесменом Сесилом Родсом . В настоящее время De Beers является крупнейшим в мире оператором предприятий по производству алмазов (шахт) и каналов сбыта алмазов ювелирного качества. Diamond Trading Company (DTC) является дочерней компанией De Beers и продает необработанные алмазы из рудников, находящихся в ведении De Beers. De Beers и ее дочерние компании владеют рудниками, которые производят около 40% годовой добычи алмазов в мире. На протяжении большей части 20-го века через De Beers проходило более 80% необработанных алмазов в мире [93] , но к 2001–2009 гг. эта цифра снизилась примерно до 45% [94] .а к 2013 году рыночная доля компании еще больше сократилась примерно до 38% в стоимостном выражении и еще меньше в натуральном выражении. [95] De Beers продала подавляющую часть своих запасов алмазов в конце 1990-х – начале 2000-х годов [96] , а оставшаяся часть в основном представляет собой рабочий запас (алмазы, которые сортируются перед продажей). [97] Это хорошо задокументировано в прессе [98] , но остается малоизвестным широкой публике. В рамках снижения своего влияния De Beers отказалась от покупки алмазов на открытом рынке в 1999 году, а в конце 2008 года прекратила закупку российских алмазов, добытых крупнейшей российской алмазной компанией « Алроса » . [99] По состоянию на январь 2011 года De Beers заявляет, что продает алмазы только из следующих четырех стран: Ботсваны, Намибии, Южной Африки и Канады. [100] АЛРОСА была вынуждена приостановить свои продажи в октябре 2008 г. из-за глобального энергетического кризиса , [101] но компания сообщила, что к октябрю 2009 г. она возобновила продажу необработанных алмазов на открытом рынке. [102] Помимо АЛРОСА, другие важные алмазодобывающие компании включают BHP, которая является крупнейшей горнодобывающей компанией в мире; [103] Rio Tinto , владелец алмазных рудников Аргайл (100%), Дьявик (60%) и Мурова (78%); [104] и Petra Diamonds , владельца нескольких крупных алмазных рудников в Африке. Полировщик алмазов в Амстердаме Полировщик алмазов в Амстердаме Далее по цепочке поставок члены Всемирной федерации алмазных бирж (WFDB) действуют как средство оптовой алмазной биржи, торгуя как бриллиантами, так и необработанными алмазами. WFDB состоит из независимых алмазных бирж в крупных центрах огранки, таких как Тель-Авив, Антверпен, Йоханнесбург и других городах США, Европы и Азии. [31] В 2000 году WFDB и Международная ассоциация производителей бриллиантов учредили Всемирный совет по бриллиантам для предотвращения торговли бриллиантами, используемыми для финансирования войны и бесчеловечных действий. Дополнительные мероприятия WFDB включают спонсирование Всемирного алмазного конгресса каждые два года, а также создание Международного алмазного совета .(IDC) для надзора за классификацией бриллиантов. [ нужна ссылка ] После покупки сайтхолдерами (это термин товарного знака, относящийся к компаниям, у которых есть трехлетний контракт на поставку с DTC), алмазы подвергаются огранке и полировке для подготовки к продаже в качестве драгоценных камней («промышленные» камни рассматриваются как побочный продукт рынок драгоценных камней; они используются для абразивов). [105] Огранка и полировка необработанных алмазов — это особый навык, который сосредоточен в ограниченном количестве мест по всему миру. [105] Традиционными центрами огранки алмазов являются Антверпен, Амстердам , Йоханнесбург, Нью-Йорк и Тель-Авив. В последнее время центры огранки алмазов были созданы в Китае, Индии, Таиланде , Намибии и Ботсване. [105]Ограночные центры с более низкой стоимостью рабочей силы, особенно Сурат в Гуджарате, Индия , обрабатывают большее количество бриллиантов меньшего карата, в то время как меньшее количество более крупных или более ценных бриллиантов, скорее всего, будет обрабатываться в Европе или Северной Америке. Недавнее расширение этой отрасли в Индии с использованием дешевой рабочей силы позволило изготавливать алмазы меньшего размера в качестве драгоценных камней в больших количествах, чем это было экономически целесообразно ранее. [90] Бриллианты, подготовленные как драгоценные камни, продаются на алмазных биржах, называемых биржами . . В мире зарегистрировано 28 алмазных бирж. [106] Биржи являются последним строго контролируемым звеном в цепочке поставок бриллиантов; оптовики и даже розничные продавцы имеют возможность закупать на биржах относительно небольшие партии бриллиантов, после чего они подготавливаются к окончательной продаже потребителю. Бриллианты могут продаваться уже в украшениях или продаваться без оправы («рассыпаться»). По данным Rio Tinto, в 2002 году алмазы, добытые и выпущенные на рынок, оценивались в 9 миллиардов долларов США в виде необработанных алмазов, 14 миллиардов долларов США после огранки и полировки, 28 миллиардов долларов США в виде оптовых ювелирных изделий с бриллиантами и 57 миллиардов долларов США в виде розничных продаж. . [107] Резка Основные статьи: Алмазная огранка и Алмазная огранка Алмаз «Дарья-и-Нур» — образец необычной огранки и расположения украшений. Алмаз « Дарья-и-Нур » — образец необычной огранки и расположения украшений. Добытые необработанные алмазы превращаются в драгоценные камни посредством многоступенчатого процесса, называемого «огранкой». Алмазы очень твердые, но хрупкие и могут расколоться от одного удара. Поэтому огранка алмазов традиционно считается деликатной процедурой, требующей навыков, научных знаний, инструментов и опыта. Его конечная цель состоит в том, чтобы произвести ограненный драгоценный камень, в котором определенные углы между гранями оптимизируют блеск алмаза, то есть дисперсию белого света, а количество и площадь граней будут определять вес конечного продукта. Снижение веса при резке является значительным и может составлять порядка 50%. [108]Рассматривается несколько возможных форм, но окончательное решение часто определяется не только научными, но и практическими соображениями. Например, бриллиант может быть предназначен для демонстрации или ношения, в кольце или ожерелье, отдельно или в окружении других драгоценных камней определенного цвета и формы. [109] Некоторые из них можно отнести к классическим, например , бриллианты круглой , грушевидной , маркизной, овальной формы , сердца и стрелы и т. д. Некоторые из них являются особыми, производимыми определенными компаниями, например, бриллианты Phoenix, Cushion, Sole Mio. и др. [110] Наиболее трудоемкой частью огранки является предварительный анализ необработанного камня. Он требует решения большого количества вопросов, несет большую ответственность, а потому может служить годами в случае с уникальными бриллиантами. Рассматриваются следующие вопросы: Твердость алмаза и его способность к раскалыванию сильно зависят от ориентации кристалла. Поэтому кристаллографическая структура алмаза, подлежащего огранке, анализируется с помощью рентгеновской дифракции для выбора оптимальных направлений резки. Большинство алмазов содержат видимые неалмазные включения и дефекты кристаллов. Огранщик должен решить, какие дефекты следует удалить при резке, а какие оставить. Алмаз можно расколоть одним хорошо рассчитанным ударом молотка по остроконечному инструменту, что быстро, но рискованно. Кроме того, его можно разрезать алмазной пилой , что является более надежной, но утомительной процедурой. [109] [111] После первоначальной огранки алмазу придают форму в ходе многочисленных стадий полировки. В отличие от резки, которая является ответственной, но быстрой операцией, полировка удаляет материал путем постепенной эрозии и занимает очень много времени. Сопутствующая техника хорошо развита; это считается рутиной и может выполняться техниками. [112] После полировки алмаз повторно осматривают на наличие возможных дефектов, либо оставшихся, либо вызванных процессом. Эти дефекты скрываются с помощью различных методов улучшения бриллиантов , таких как повторная полировка, заполнение трещин или продуманное расположение камня в украшениях. Оставшиеся неалмазные включения удаляются с помощью лазерного сверления и заполнения образовавшихся пустот. [61] Маркетинг Масштаб баланса диаманта инструмент ювелиров 0,01 до 25 каратов измеряя Масштаб баланса диаманта инструмент ювелиров 0,01 до 25 каратов измеряя Маркетинг значительно повлиял на имидж бриллианта как ценного товара. NW Ayer & Son , рекламная фирма, нанятая De Beers в середине 20-го века, преуспела в возрождении американского алмазного рынка и создала новые рынки в странах, где раньше не существовало алмазной традиции. Маркетинг NW Ayer включал продакт-плейсмент , рекламу, ориентированную на сам алмазный продукт, а не на бренд De Beers, и ассоциации со знаменитостями и членами королевской семьи. Не рекламируя бренд De Beers, De Beers также рекламировала алмазную продукцию своих конкурентов. [113] .но это не было проблемой, поскольку De Beers доминировала на алмазном рынке на протяжении всего 20-го века. Доля рынка De Beers временно опустилась на второе место на мировом рынке после АЛРОСА после глобального экономического кризиса 2008 года, опустившись менее чем до 29% в пересчете на добытые, а не проданные караты. [114] Кампания длилась несколько десятилетий, но была фактически прекращена к началу 2011 года. De Beers по-прежнему рекламирует бриллианты, но в настоящее время реклама в основном продвигает свои собственные бренды или лицензионные линейки продуктов, а не полностью «универсальные» алмазные продукты. [114] Кампания, пожалуй, лучше всего отразила лозунг « бриллиант навсегда ». [115] Этот слоган теперь используется De Beers Diamond Jewellers, [116]ювелирная фирма, которая является совместным предприятием 50/50% между горнодобывающей компанией De Beers и LVMH , конгломератом предметов роскоши. Алмазы коричневого цвета составляли значительную часть производства алмазов и использовались преимущественно в промышленных целях. Они считались бесполезными для ювелирных изделий (даже не оценивались по цветовой шкале бриллиантов). После разработки алмазного рудника Аргайл в Австралии в 1986 году и выхода на рынок коричневые алмазы стали приемлемыми драгоценными камнями. [117] [118] Изменение произошло в основном из-за цифр: рудник Аргайл, производящий 35 000 000 каратов (7 000 кг) алмазов в год, производит около одной трети мирового производства природных алмазов; [119] 80% алмазов Аргайл имеют коричневый цвет. [120] Алмазы промышленного качества Скальпель с синтетическим алмазным лезвием Скальпель с синтетическим алмазным лезвием Фотография крупным планом лезвия угловой шлифовальной машины с крошечными алмазами, встроенными в металл. Фотография крупным планом лезвия угловой шлифовальной машины с крошечными алмазами, встроенными в металл. Лезвие алмазного ножа, используемое для резки ультратонких срезов (обычно от 70 до 350 нм) для просвечивающей электронной микроскопии. Лезвие алмазного ножа, используемое для резки ультратонких срезов (обычно от 70 до 350 нм) для просвечивающей электронной микроскопии . Технические алмазы ценятся в основном за их твердость и теплопроводность, что делает многие геммологические характеристики алмазов, такие как 4 Cs , неактуальными для большинства применений. Восемьдесят процентов добытых алмазов (что составляет около 135 000 000 каратов (27 000 кг) в год) непригодны для использования в качестве драгоценных камней и используются в промышленности. [121] Помимо добытых алмазов, синтетические алмазы нашли промышленное применение почти сразу после их изобретения в 1950-х годах; еще 570 000 000 каратов (114 000 кг) синтетических алмазов ежегодно производится для промышленного использования (в 2004 г.; в 2014 г. это 4 500 000 000 каратов (900 000 кг), 90% которых производится в Китае). Около 90% алмазного шлифовального зерна в настоящее время имеет синтетическое происхождение.[122] Граница между бриллиантами ювелирного качества и техническими бриллиантами плохо определена и частично зависит от рыночных условий (например, если спрос на бриллианты высок, некоторые камни более низкого качества будут шлифоваться в низкокачественные или мелкие драгоценные камни, а не продаваться). для промышленного использования). В категории технических бриллиантов есть подкатегория, включающая камни самого низкого качества, в основном непрозрачные, известные как борты . [123] Промышленное использование алмазов исторически связано с их твердостью, что делает алмаз идеальным материалом для режущих и шлифовальных инструментов. Как самый твердый известный природный материал, алмаз можно использовать для полировки, резки или износа любого материала, включая другие алмазы. Обычное промышленное применение этого свойства включает сверла и пилы с алмазными наконечниками , а также использование алмазного порошка в качестве абразива . Для этих целей используются менее дорогие алмазы технического качества (борты), имеющие больше дефектов и более бедную окраску, чем драгоценные камни. [124] Алмаз не подходит для обработки ферросплавов .на высоких скоростях, поскольку углерод растворяется в железе при высоких температурах, создаваемых высокоскоростной обработкой, что приводит к значительному повышенному износу алмазных инструментов по сравнению с альтернативными. [125] Специализированные применения включают использование в лабораториях в качестве защитной оболочки для экспериментов с высоким давлением (см. ячейку с алмазной наковальней ), высокопроизводительные подшипники и ограниченное использование в специализированных окнах . [123] Благодаря постоянному прогрессу в производстве синтетических алмазов становится возможным их применение в будущем. Высокая теплопроводность алмаза делает его пригодным в качестве радиатора для интегральных схем в электронике . [126] Добыча См. Также: Список алмазных рудников и разведочное бурение алмазов . Ежегодно добывается около 130 000 000 каратов (26 000 кг) алмазов общей стоимостью почти 9 миллиардов долларов США, и ежегодно синтезируется около 100 000 кг (220 000 фунтов). [127] Примерно 49% алмазов происходят из Центральной и Южной Африки , хотя значительные источники этого минерала были обнаружены в Канаде , Индии , России , Бразилии и Австралии . [122] Их добывают из кимберлитовых и лампроитовых вулканических трубок, которые могут выносить на поверхность кристаллы алмаза, происходящие из недр Земли, где они могут образовываться при высоких давлениях и температурах. Добыча и распространение природных алмазов являются предметом частых споров, таких как опасения по поводу продажи кровавых алмазов или алмазов из зон конфликтов африканскими военизированными формированиями .группы. [128] Цепочка поставок бриллиантов контролируется ограниченным числом влиятельных предприятий, а также сильно сконцентрирована в небольшом количестве мест по всему миру. Только очень небольшая часть алмазной руды состоит из настоящих алмазов. Руда дробится, при этом требуется осторожность, чтобы не разрушить более крупные алмазы, а затем сортируется по плотности. Сегодня алмазы находятся в богатой алмазами фракции плотности с помощью рентгеновской флуоресценции , после чего окончательные этапы сортировки выполняются вручную. До того, как использование рентгеновских лучей стало обычным явлением, [108] разделение производилось с помощью консистентных ремней; алмазы имеют более сильную тенденцию прилипать к жиру, чем другие минералы в руде. [31] Алмазный рудник «Удачная» в Сибири. Алмазный рудник «Удачная» в Сибири . Исторически алмазы находили только в россыпных месторождениях в районе Гунтур и Кришна в дельте реки Кришна в Южной Индии . [129] Индия лидировала в мире по добыче алмазов со времени их открытия примерно в 9 веке до н.э. [130] [131] до середины 18 века нашей эры, но коммерческий потенциал этих источников был исчерпан к концу 18 века. века, и в то время Индию затмила Бразилия, где в 1725 году были найдены первые неиндийские алмазы. [130] В настоящее время один из самых известных индийских рудников находится в Панне . [132] Добыча алмазов из коренных месторождений (кимберлитов и лампроитов) началась в 1870-х годах после открытия алмазных месторождений в Южной Африке. [133] Производство увеличилось с течением времени, и с тех пор было добыто в общей сложности 4 500 000 000 каратов (900 000 кг). [134] Двадцать процентов этого количества было добыто за последние пять лет, а за последние 10 лет девять новых шахт начали добычу; еще четыре ожидают открытия в ближайшее время. Большинство этих шахт расположены в Канаде, Зимбабве, Анголе и одна в России. [134] В США алмазы были найдены в Арканзасе , Колорадо , Нью-Мексико , Вайоминге и Монтане . [135] [136] В 2004 г. открытие микроскопического алмаза в США привело к тому, что в январе 2008 г. был проведен массовый отбор проб кимберлитовых трубок в отдаленной части Монтаны. Государственный парк « Кратер алмазов» в Арканзасе открыт для публики и является единственным рудником в мире, где представители общественности могут добывать алмазы. [136] На сегодняшний день наиболее рентабельные месторождения алмазов находятся в России (в основном в Республике Саха , например трубка Мир и трубка Удачная ), Ботсване , Австралии ( Северная и Западная Австралия ) и Демократической Республике Конго . [137] По данным Британской геологической службы , в 2005 г. Россия произвела почти пятую часть мировой добычи алмазов . Австралия может похвастаться самой богатой алмазоносной трубкой: добыча на алмазном руднике Аргайл достигла пикового уровня в 42 метрических тонны в год в 1990-х годах. [135] [138] Активно разрабатываются промышленные месторождения на Северо- Западных территориях Канады и Бразилии. [122] Изыскатели алмазов продолжают искать по всему миру алмазоносные кимберлитовые и лампроитовые трубки. Политические вопросы Неустойчивая добыча алмазов в Сьерра-Леоне Неустойчивая добыча алмазов в Сьерра-Леоне Основные статьи: Кимберлийский процесс , Кровавый алмаз и Детский труд в алмазной промышленности. В некоторых наиболее политически нестабильных странах Центральной и Западной Африки революционные группы взяли под свой контроль алмазные рудники , используя доходы от продажи алмазов для финансирования своей деятельности. Алмазы, продаваемые с помощью этого процесса, известны как «конфликтные алмазы » или «кровавые алмазы » . [128] В ответ на обеспокоенность общественности тем, что их закупки алмазов способствуют войне и нарушениям прав человека в Центральной и Западной Африке, Организация Объединенных Наций , алмазная промышленность и страны, торгующие алмазами, в 2002 году ввели Кимберлийский процесс . [139]Кимберлийский процесс направлен на то, чтобы алмазы из зон конфликтов не смешивались с алмазами, не контролируемыми такими повстанческими группировками. Это делается путем требования от стран-производителей алмазов предоставить доказательства того, что деньги, которые они получают от продажи алмазов, не используются для финансирования преступной или революционной деятельности. Хотя Кимберлийский процесс добился умеренных успехов в ограничении количества алмазов из зон конфликтов, поступающих на рынок, некоторые из них все же находят свое применение. По данным Международной ассоциации производителей алмазов, алмазы из зон конфликтов составляют 2–3% всех продаваемых алмазов. [140]Два основных недостатка по-прежнему препятствуют эффективности Кимберлийского процесса: (1) относительная легкость контрабанды алмазов через африканские границы и (2) насильственный характер добычи алмазов в странах, которые технически не находятся в состоянии войны и чьи алмазы поэтому считается «чистым». [139] Канадское правительство создало орган, известный как Канадский кодекс поведения в отношении алмазов [141] , чтобы помочь установить подлинность канадских алмазов. Это строгая система отслеживания бриллиантов, которая помогает защитить канадские бриллианты как «бесконфликтные». [142] Синтетика, симуляторы и улучшения Синтетика Основная статья: Синтетический алмаз Синтетические алмазы различных цветов, выращенные высокотемпературным методом высокого давления Синтетические алмазы различных цветов, выращенные высокотемпературным методом высокого давления Синтетические алмазы — это алмазы, изготовленные в лаборатории, в отличие от алмазов, добытых на Земле. Геммологические и промышленные применения алмазов создали большой спрос на необработанные камни. Этот спрос в значительной степени удовлетворяется за счет синтетических алмазов, которые производятся с использованием различных технологий уже более полувека. Однако в последние годы стало возможным производить синтетические алмазы ювелирного качества значительных размеров. [64] Можно сделать бесцветные синтетические драгоценные камни, которые на молекулярном уровне идентичны природным камням и настолько визуально похожи, что только геммолог со специальным оборудованием может отличить их. [143] Большинство коммерчески доступных синтетических алмазов имеют желтый цвет и производятся с помощью так называемых процессов высокого давления и высокой температуры ( ВДВТ ). [144] Желтый цвет вызван примесями азота . Также могут быть воспроизведены другие цвета, такие как синий, зеленый или розовый, которые являются результатом добавления бора или облучения после синтеза. [145] Бесцветный драгоценный камень, выращенный из алмаза, выращенного методом химического осаждения из газовой фазы. Бесцветный драгоценный камень, выращенный из алмаза, выращенного методом химического осаждения из газовой фазы. Еще одним популярным методом выращивания синтетического алмаза является химическое осаждение из паровой фазы (CVD). Рост происходит при низком давлении (ниже атмосферного давления). Он включает подачу смеси газов (обычно от 1 до 99 метана и водорода ) в камеру и их расщепление на химически активные радикалы в плазме , воспламеняемой микроволнами , горячей нитью накала , дуговым разрядом , сварочной горелкой или лазером . [146] Этот метод в основном используется для покрытий, но также позволяет получать монокристаллы размером в несколько миллиметров (см. рисунок). [127] По состоянию на 2010 год почти все 5 000 миллионов каратов (1 000 тонн) синтетических алмазов, производимых в год, предназначены для промышленного использования. Около 50% из 133 миллионов каратов природных алмазов, добываемых в год, используются в промышленности. [143] [147] Расходы горнодобывающих компаний составляют в среднем от 40 до 60 долларов США за карат природных бесцветных алмазов, в то время как расходы производителей синтетических алмазов составляют в среднем 2500 долларов США за карат синтетических бесцветных алмазов ювелирного качества. [143] : 79  Однако покупатель с большей вероятностью наткнется на синтетический бриллиант при поиске бриллианта фантазийного цвета, потому что почти все синтетические бриллианты имеют фантазийный цвет, в то время как только 0,01% природных бриллиантов. [148] Симуляторы Основная статья: Алмазный симулятор Синтетический карбид кремния огранки «драгоценный камень» в кольце Синтетический карбид кремния огранки «драгоценный камень» в кольце Алмазный имитатор — это неалмазный материал, который используется для имитации внешнего вида алмаза и может называться диамантом. Кубический цирконий является наиболее распространенным. Драгоценный камень муассанит (карбид кремния) можно рассматривать как имитатор алмаза, хотя его производство обходится дороже, чем кубический цирконий. Оба производятся синтетическим путем. [149] Улучшения Основная статья: Алмазное улучшение Улучшение бриллиантов — это специальная обработка природных или синтетических бриллиантов (обычно уже ограненных и отполированных до состояния драгоценного камня), которая предназначена для улучшения геммологических характеристик камня одним или несколькими способами. К ним относятся лазерное сверление для удаления включений, нанесение герметиков для заполнения трещин, обработка для улучшения цветового качества белого бриллианта и обработка для придания белому бриллианту фантазийного цвета. [150] Покрытия все чаще используются для придания имитатору алмаза, такому как кубический цирконий, более «алмазоподобного» вида. Одним из таких веществ является алмазоподобный углерод — аморфный углеродистый материал, который имеет некоторые физические свойства, подобные свойствам алмаза. Реклама предполагает, что такое покрытие передаст некоторые из этих алмазоподобных свойств камню с покрытием, тем самым улучшив имитацию алмаза. Такие методы, как рамановская спектроскопия , должны легко идентифицировать такую ​​обработку. [151] Идентификация Ранние тесты идентификации алмазов включали тест на царапанье, основанный на превосходной твердости алмаза. Этот тест является разрушительным, так как алмаз может поцарапать другой алмаз, и в настоящее время используется редко. Вместо этого идентификация алмаза основывается на его превосходной теплопроводности. Электронные термозонды широко используются в геммологических центрах для отделения бриллиантов от их имитаций. Эти датчики состоят из пары термисторов с батарейным питанием, установленных в тонком медном наконечнике. Один термистор работает как нагревательное устройство, а другой измеряет температуру медного наконечника: если тестируемый камень является алмазом, он будет проводить тепловую энергию наконечника достаточно быстро, чтобы вызвать измеримое падение температуры. Этот тест занимает около двух-трех секунд. [152] В то время как термический зонд может отделить алмазы от большинства их имитаторов, различение различных типов алмазов, например, синтетических или природных, облученных или необлученных и т. д., требует более совершенных оптических методов. Эти методы также используются для некоторых имитаторов алмазов, таких как карбид кремния, которые проходят тест на теплопроводность. Оптические методы позволяют отличить природные алмазы от синтетических. Они также могут идентифицировать подавляющее большинство обработанных природных алмазов. [153] «Совершенные» кристаллы (на уровне атомной решетки) никогда не были обнаружены, поэтому как природные, так и синтетические алмазы всегда обладают характерными несовершенствами, возникающими в силу условий выращивания их кристаллов, которые позволяют отличить их друг от друга. [154] Лаборатории используют такие методы, как спектроскопия, микроскопия и люминесценция в коротковолновом ультрафиолетовом свете, чтобы определить происхождение алмаза. [153] Они также используют специально изготовленные инструменты, помогающие им в процессе идентификации. Двумя инструментами для скрининга являются DiamondSure и DiamondView , оба производятся DTC и продаются GIA. [155] Можно использовать несколько методов идентификации синтетических бриллиантов в зависимости от способа производства и цвета бриллианта. Алмазы CVD обычно можно идентифицировать по оранжевой флуоресценции. Цветные бриллианты DJ могут быть проверены с помощью [156] Diamond Spotter Швейцарского геммологического института . Камни в цветовом диапазоне DZ можно исследовать с помощью спектрометра DiamondSure UV/Vis — инструмента, разработанного De Beers. [154] Точно так же природные алмазы обычно имеют незначительные дефекты и дефекты, такие как включения посторонних материалов, которых нет в синтетических алмазах. Устройства для скрининга, основанные на определении типа алмаза, могут использоваться для того, чтобы различать алмазы, которые, безусловно, являются природными, и алмазы, которые потенциально являются синтетическими. Эти потенциально синтетические алмазы требуют дополнительных исследований в специализированной лаборатории. Примерами коммерческих устройств для скрининга являются D-Screen (WTOCD/HRD Antwerp), Alpha Diamond Analyzer (Bruker/HRD Antwerp) и D-Secure (DRC Techno). Этимология, раннее использование и открытие состава Название « алмаз » происходит от древнегреческого : ἀδάμας ( adamas ), «правильный, неизменный, нерушимый, неукротимый», от ἀ- ( a- ), «не» + древнегреческого : δαμάω ( damáō ), «подавлять, приручать». . [157] Считается, что впервые алмазы были обнаружены и добыты в Индии , где много веков назад вдоль рек Пеннер , Кришна и Годавари можно было найти значительные аллювиальные залежи камня . Алмазы известны в Индии не менее 3000 лет. лет, а скорее всего 6000 лет. [130] Алмазы ценились как драгоценные камни с тех пор, как они использовались в качестве религиозных икон в древней Индии . Их использование в инструментах для гравировки также относится к ранней истории человечества . [158] [159] Популярность бриллиантов возросла с 19 века из-за увеличения предложения, улучшения методов огранки и полировки, роста мировой экономики, а также новаторских и успешных рекламных кампаний. [115] В 1772 году французский ученый Антуан Лавуазье использовал линзу, чтобы сконцентрировать солнечные лучи на алмазе в атмосфере кислорода , и показал, что единственным продуктом сгорания является углекислый газ , доказав, что алмаз состоит из углерода. [160] Позднее, в 1797 году, английский химик Смитсон Теннант повторил и расширил этот эксперимент. [161] Показав, что при горении алмаза и графита выделяется одинаковое количество газа, он установил химическую эквивалентность этих веществ. [62] Смотрите также Рекомендации Книги Внешние ссылки Более Алмаз в дочерних проектах Википедии Определения из Викисловаря СМИ из Викисклада Цитаты из Викицитата Аллотропы углерода Ювелирные изделия Ювелирные изделия Формы ножной браслет Заколка Цепочка для живота Пряжка ремня Бинди галстук-боло Браслет Брошь Шатлен Булавка для воротника Корона Запонки Серьга Ферроньер Генитальный булавка на лацкан Ожерелье Нагрудный Кулон Звенеть Тиара Галстук-цепочка Зажим для галстука Булавка для галстука кольцо на палец Смотреть карман ремень Изготовление Люди Скамейка ювелира Часовщик Ювелир Ювелирный дизайнер гранильщик Серебряник Часовщик Процессы Резьба Кастинг центробежный выплавляемый воск вакуум Эмалирование Гравировка Филигрань Казазие Металлическая глина Покрытие Полировка Репуссе и погоня Пайка Каменная кладка Проволочная скульптура Украшения из проволоки Инструменты Тяговая плита Файл Молоток Оправка Плоскогубцы Материалы Драгоценные металлы Золото Палладий Платина Родий Серебряный Сплавы драгоценных металлов Британия серебро Цветное золото Золотая корона Электрум сякудо Шибуичи Серебро 925 пробы Аргентиум Тумбага Основные металлы Латунь Бронза Медь Мокуме-гане Нейзильбер (альпак(с)а) олово Пинчбек Нержавеющая сталь Титан Вольфрам Минеральные драгоценные камни Агат амазонит Аметист Авантюрин Берилл Сердолик Хризоберилл Хризоколла Алмаз Диопсид Изумруд Флюорит Гранат говлит Джейд Джаспер кианит Лабрадорит Лазурит Ларимар Малахит марказит Лунный камень Обсидиан Оникс Опал Перидот Празиолит Кварц Рубин Сапфир Содалит шпинель Солнечный камень Танзанит Глаз тигра Топаз Турмалин Бирюзовый варисцит Циркон Органические драгоценные камни морское ушко Янтарь Аммолит Копал коралловый Чернить Драгоценный слоновая кость Джет Перламутр Оперкулюм Жемчуг черепаховый Другие природные объекты Безоар Болото Эбонит (вулканит) Гуттаперча Волосы Ракушка Раковина спондила Надгробие Условия Художественные украшения Карат (масса) Карат (чистота) Находка Тонкость похожие темы Пирсинг Мода Геммология Металлообработка Фалеристика Носимое искусство Драгоценные камни Драгоценные камни Геммологические классификации Е.Я. Киевленко (1980 г.), обновленный Ювелирные камни 1-й заказ Алмаз Рубин Изумруд Синий сапфир Александрит Натуральный морской жемчуг 2-й заказ Розовый сапфир демантоид цаворит шпинель Драгоценный черный опал Танзанит 3-й заказ Желтые, зеленые, фиолетовые сапфиры Аквамарин Оранжевый топаз (императорский) Эльбаит Драгоценный белый и огненный опал 4-й порядок Турмалин – Верделит Индиколит , полихромный Берилл — гелиодор , розовый, желто-зеленый Топаз желтый, синий, розовый Перидот Гранаты – спессартин (малайя), родолит , альмандин , пироп Аметист Цитрин Голубая бирюза Ювелирные изделия-Промышленные камни 1-й заказ лазурит Жадеит Нефрит Малахит Янтарь ( балтийский янтарь ) Хризопраз чароит 2-й заказ Агат амазонит Родонит Бесцветный, дымчатый и розовый кварц Гематит Обыкновенный опал Непрозрачные радужные полевые шпаты Промышленные камни Джаспер Графический гранит Окаменелое дерево Кахолонг (пористый опал ) Мраморный оникс Обсидиан Листванит (зеленая слюда) Джет Селенит Флюорит Серпентинит Авантюриновый кварцит Офикальцит ( серпентин / кальцит ) Пагодит ( пирофиллит / тальк ) Список драгоценных камней по видам Портал полезных ископаемых Авторитетный контроль Категории )?

Алмаз

Статья- тут.